飞行器乘员保护系统的制作方法

专利名称：飞行器乘员保护系统的制作方法
技术领域：
本公开文本总体上涉及飞行器安全系统，包括具有用于飞行器的碰撞衰减系统的安全系统。
背景技术：
目前，在汽车工业中，内部安全气囊用于在占有体积内以减轻乘客的伤害。类似地，外部安全气囊已经被用于减少空中和空间飞行器的制动负载，例如在与地面或水面接触之前，脱离舱。例子包括NASA火星流浪者和General Dynamics/Grumman F-111的乘员舱。在撞击过程中，安全气囊中的气体必须被排出以防止气体加压和随后的再次扩张 (可导致乘员向后加速)。这种效应通常被称为弹回。此外，气体可被排出以防止过加压， 过加压可导致安全气囊失效。举例来说，排出可通过分离的排气孔或通过至少形成气囊的皮的一部分的多孔薄膜完成。现有的外部气囊系统的一个不足在于其不能防止具有向前和/或侧向速度的飞行器在与坚硬的表面撞击时的撞击后向前翻滚，或“翻倒”。例如，参考图la-le，从a-e示出了装配有现有的外部气囊系统12的飞行器10在碰撞过程期间的不同时间点。碰撞过程包括图Ia和Ib中的飞行器10具有向前和向下的速度。在图Ib中，气囊系统12恰当地展开其气囊14，但由于图Id和Ie示出的飞行器10的向前翻滚仍然导致严重的损坏。因此， 仍然需要改进外部气囊系统，尤其是改进具有外部气囊系统的飞行器的向前翻滚稳定性。


为了更加全面地理解本公开文本，包括其特征和优点，现在结合附图参考详细说明书，附图中图Ia-Ie示出了具有现有的外部气囊系统的直升机的碰撞过程；图2是具有外部气囊系统的直升机的立体图；图3是与图2中的外部气囊系统一起使用的气囊的立体图；图4a4c分别是全开、部分打开、闭合配置下的排气阀的横截面视图；图5是图4a4c中排出板的示图6是图2中示出的直升机的框图；图7是示出了图2中的直升机的碰撞衰减系统的运行的框图；图8示出了直升机和打开排气区域的空速之间的示例性数据的图表；图9a_9d示出了具有根据本公开文本的外部气囊系统的直升机的碰撞过程；图10示出了本公开文本的外部气囊系统的气囊的横截面视图；图11示出了具有替代外部气囊系统的直升机的立体图；图12示出了乘员保护系统的框图；图13示出了图12中的乘员保护系统的更详细实施方式的框4
图14示出了用于碰撞衰减系统的排气系统的部分俯视图；图15示出了图14的排气系统的第一实施方式的部分侧视图；图16示出了图14的排气系统的第二实施方式的部分侧视图；图17示出了图14的排气系统的排气通道的横截面侧视图，并示出了用于排气系统的排气阀的第一实施方式；及图18示出了图14的排气系统的排气通道的横截面侧视图，并示出了用于排气系统的排气阀的第二实施方式。
具体实施例方式本公开文本为飞行器提供了多个安全改进，包括用于飞行器的冲击探测系统、即将发生的碰撞检测系统和可扩张碰撞衰减系统。可扩张碰撞衰减系统可包括在冲击前扩张并在冲击时可控的排气的气囊，从而防止飞行器向前翻滚。该系统可用在许多不同类型的飞行器上，例如直升机、固定翼飞行器和其他飞行器，特别是旋翼飞行器。该系统通过基于感知的碰撞条件提供排气阀的自动控制对现有技术加以改进，由此有效地转移冲击压力的中心并防止飞行器向前翻滚。图2示出了根据本公开文本的具有碰撞衰减系统的直升机100。直升机100包括机身102和尾桁104。转子106提供直升机100飞行的升力和推进力。飞行员坐在机身102 前部的座舱108中，起落橇110从机身102的下部延伸以将直升机100支撑在坚硬表面上， 例如地面。转子106或转子106的驱动系统的故障可迫使直升机以比期望值高的速率从高处下降。如果在与地面或水面撞击时，速率极高，则直升机100的乘员可能受伤，并且由于施加到直升机100上的减速力，直升机100可被严重损坏。为了降低这些力，包括有可扩张的、无孔的气囊112、114的气囊组件111安装在机身102之下。尽管图中未示出，然而气囊 112、114以未扩张状态保存，并在碰撞衰减控制系统(下文描述)的控制下扩张。图3是气囊112的放大视图，气囊112具有密封到壳体117上的无孔的囊状物116， 壳体117具有多个分离的排气孔118。气囊112在图3中示出，但应该注意到，气囊112和 114可具有大体上相同的配置。在优选实施方式中，囊状物116由织物形成，织物包括弹性材料，例如Kevlar和/或Vectran。排气孔118与囊状物116的内部连通，允许气体可控地从气囊112内逸出。在所示实施方式中，虽然排气孔118对周围空气打开，但是排气孔118 可连接到密闭空间中，例如另一气囊或集气器(未示出)。同样地，虽然图3的实施方式中示出了多个排气孔，但替代实施方式可仅包括单个排气孔118。参考图^_4c，每个排气孔118具有排气阀120以控制气流通过排气孔118。排气孔118和排气阀120 —起形成了排气通道122以引导气体流出气囊112。每个排气阀120 密闭地安装在壳体117(或一些实施方式中的囊状物116)上以防止气体从排气孔118周围泄漏，这迫使排出的气体流过通道122。排气板IM配置为可在打开位置(例如图如所示)、至少一个中间位置(例如图4b所示)和闭合位置(例如图如所示)之间移动。图如示出了打开位置或打开状态的排气板124，其中，最大量的气体被允许从气囊112内部流动通过通道122。图4b示出了处于中间位置或中间状态的排气板124，其中，比最大量少的选定量的气体被允许从气囊112内部流动通过通道122。图如示出了处于闭合位置或闭合状态的排气板124，其中气体不能从气囊112流动通过通道122。尽管仅示出了一个中间位置，但应该理解的是，为了控制被允许从气囊112中通过排气孔118逸出的气体的量，可选择各种额外的中间位置。同样地，尽管排气阀120被示出为滑动阀，但本领域技术人员应该理解的是，排气阀120可以是其他合适类型的阀。排气阀120的控制可通过任意数量的装置实现，包括电流变流体装置。在一些实施方式中，可利用爆脱(pop-off)压力释放结构 (优选地为压敏织物125)密封排气孔118。在这些实施方式中，一旦织物125突然爆开，排气阀120控制气囊112、114内的加压空气的释放。参考图5，如下文将详细描述的那样，每个排气板1 可选择性地定位到全开位置和全闭位置之间的任意位置。在图5示出的示图中，阴影区域127代表打开排气区域，在该区域，气体可从气囊112或114内部通过通道122逸出。排气板可根据打开排气区域127 的期望量移动一距离A。如果仅有一个排气孔118，打开排气区域127将是全部打开排气区域“S”;否则，每个排气孔118的打开排气区域127累加到一起成为全部打开排气区域“S”。 全部打开排气区域S是碰撞条件的函数S = /(χ,ζ,θ,φ,θ,φ,Α,···)其中，i表示向前的速度， 表示向下或下降速度，θ表示俯仰角，Φ表示倾侧角名表示俯仰速率，>表示倾侧速率，并且△表示撞击表面的斜度(例如地面的斜度)。图6示出了安装到机身102下部的气囊112和114，并示出了根据本公开文本的碰撞衰减系统的额外组件。基于计算机的控制系统126(在图示中安装在机身102内部)用于控制与气囊112、114关联的组件的运行。每个气囊112、114具有用于扩张气囊112、114 的气源128，例如气体发生器。在一些实施方式中，可提供次级气源(例如压缩气罐，未示出)以在碰撞后对气囊112、114进行再扩张，从而在水面着陆时气囊112、114可用作浮力设备。气源1 可以是各种类型，例如用于提供气体以扩张气囊112、114的气体发生化学设备或压缩空气。此外，碰撞衰减系统具有传感器系统130，用于检测用以确定全部排气区域S的碰撞条件，例如下降速率和/或地面接近度。气囊112、114也可具有水检测系统(未示出)，其可具有安装在机身102上的传感器以检测水面撞击。气源128、排气阀120和传感器系统130与控制系统1 进行通信，允许控制系统1 与这些附属组件进行通信，并监测、控制这些附属组件的运行。此外，控制系统1 可与飞行计算机或其他系统进行通信以允许飞行员控制碰撞衰减系统的运行。例如，可提供装置以使得飞行员能够重载、解除或装备碰撞衰减系统。在图6中，为了简便，传感器系统130被示为分立的组件。然而，应该理解的是，传感器系统130的实际实施可包括多个位于直升机100上的不同位置的组件。例如，传感器系统130可包括用于探测俯仰姿态和倾侧姿态、俯仰速率和倾侧速率、空速、高度、下降速率和撞击表面斜度的传感器。下面参考图7，传感器系统130的示例性实施方式被配置为检测各种碰撞条件，举例来说，碰撞条件可包括下述各项中的一项或多项直升机100的下降速度、向前速度、俯仰姿态和倾侧姿态、俯仰速率和倾侧速率以及与地面的接近度。控制系统126从传感器系统130接收表示检测到的碰撞条件的数据。在优选实施方式中，控制系统1 是基于微处理器的被配置成运行为碰撞预测器的系统。当控制系统1 在一定高度范围内检测到地面接近速度过大时，气源1 被触发以在直升机100与地面撞击之前使气囊112、114(在框126A中示出)扩张。同时，控制系统1 激活排气阀120以基于活动排气阀算法调整打开排气区域，如框126B所示。图8示出了可被控制系统126在126B中用以调整打开排气区域的关系实例。在图8中，图表示出了在给定的下降速度(每秒36英尺)时，打开排气区域和直升机的向前速度的关系。线134将打开排气区域映射到用于前部气囊112的向前速度，而线136将打开排气区域映射到用于尾部气囊114的向前速度。应该意识到，这种关系将在不同的下降速度时改变。该关系也将根据许多其他因素变化，例如，飞行器特点(例如飞行器重量和平衡)以及气囊的数量和特点。可使用已知的用于模拟碰撞结果的飞行模拟技术(例如模拟软件)确定数据。使用这些技术，可基于模拟碰撞结果为各种碰撞条件和打开排气区域收集数据。图9a_9d示出了碰撞衰减系统的运行。在运行中，如果传感器系统130检测到即将发生的碰撞(例如通过在一定高度范围内的地面接近速度过大)，则控制系统1 触发气源128以使气囊112、114在适当时候扩张，从而允许正如气囊112、114与撞击表面(地面或水面)接触那样的扩张。图9a示出了即将与地面132发生的碰撞，该碰撞由控制系统126基于从传感器系统130接收的数据感知到。在图9a中，气源1 被触发，使得气囊112和114在与地面132 接触之前扩张。控制系统1 还为每个气囊112、114计算打开排气区域。在这种情况下， 控制系统1 确定碰撞条件对应于图8中的线138，这需要尾部气囊114的打开排气区域大于前部气囊112的打开排气区域。因此，在图9c中，尾部气囊114的打开排气区域被设置为大约0. 0205平方米，前部气囊112的打开排气区域被设置为大约0. 0145平方米。因此， 如图9c所示，尾部气囊114放气的速度快于前部气囊112。结果，如图9d所示，直升机100 在未经历向前翻滚的情况下停了下来。下面参考图10，示出了气囊112、114的优选实施方式的横截面。阴影区域140表
示气囊112、114邻近机身102下侧的部分。箭头142指向直升机100的前端。虚线144表
示气囊112、114在其顶部(阴影区域140)和底部146之间最宽的部分。如图10所示，对
于气囊在线114处的宽度W，顶部140和线144之间的距离Dl以及底部146和线144之间
的距离D2相等并且基于下述关系被确定 W=这种几何尺寸最大化了用于最佳能量吸收消耗监控的碰撞距离。同样地，曲线区域148提供了防犁(anti-plow)、防铲(anti-scooping)的几何尺寸以帮助防止直升机100 的向前翻滚。下面参考图11，示出了直升机200的替代实施方式。如上所述，尽管主要结合两个气囊112、114描述了本公开文本的碰撞衰减系统，但替代实施方式可具有额外的气囊。 例如，图11中示出的直升机200具有气囊组件211，气囊组件211包括四个气囊212、213、 214和215。如同直升机100—样，直升机200包括机身202和尾桁204。转子206为直升机200的飞行提供升力和推进力。飞行员坐在机身202前部的座舱208中，起落橇210从机身202的下部延伸以将直升机200支撑在坚硬表面上，例如地面。转子206或转子206的驱动系统的故障可迫使直升机以比期望值高的速率从高处下降。如果在与地面或水面撞击时，速率极高，则直升机200的乘员可能受伤，并且由于施加到直升机200上的减速力，直升机200可被严重损坏。为了降低这些力，可扩张的、无孔的气囊212、213、214和215安装在机身202之下。尽管图中未示出，然而气囊212、213、214 和215以未扩张状态保存，并在碰撞衰减控制系统(下文描述)的控制下扩张。直升机200的碰撞衰减系统可如同上文结合直升机100描述的那样运行。此外， 相比于直升机100，直升机200提供了额外的侧身翻滚预防能力。气囊212、213、214和215 中的每一个气囊在碰撞过程中独立地主动排气。因此，如果直升机200以侧向速度接近地面，则位于直升机200的一侧的气囊212和214可比位于直升机200的另一侧的气囊213 和215排出更多或更少的气体，这必然基于检测到的碰撞条件，从而防止直升机200在与地面撞击后翻转。上述公开文件描述了基于检测到的碰撞条件(例如空速、下降速度、俯仰姿态、翻转姿态、俯仰速率和翻转速率)主动地控制外部气囊的排气的系统和方法。外部气囊的这种主动排气导致位于飞行器外部的不同位置的不同气囊在撞击时以不同的速率排气，由此转移飞行器的冲压中心。现在参考图12，框图示出了乘员保护系统(OPS) 300。OPS 300提供了一控制系统， 该控制系统可基于由不同传感器302检测到的信号、电子地图和其他可用数据来计算各种撞击情况(向前/垂直速度、俯仰/翻转姿态、俯仰/翻转速度、撞击角度和类似的表面特点)。随后，控制系统算法被用于主动地控制和安排飞行器的不同安全系统。OPS 300包括传感器系统302，其可充当上述的传感器系统130的实施方式。OPS 300还包括撞击检测系统304和即将发生的碰撞检测系统306，撞击检测系统304和碰撞检测系统306中的一个或两个可作为上述的控制系统126。即将发生的碰撞检测系统306配置用于检测即将来临的碰撞，而撞击检测系统304配置用于检测碰撞的实际发生状况。即将发生的碰撞检测系统306与传感器系统302的一个或多个传感器进行通信。 飞行器飞行时，即将发生的碰撞检测系统306可配置用于周期性地从传感器系统302的一个或多个传感器接收信息和从其他飞行器系统接收可用数据。碰撞检测系统306被配置为评估接收到的信息并确定在一定高度范围内与地面的接近速度是否过大(这种情况在即将来临的撞击事件中发生)。如果检测到即将发生的碰撞，碰撞检测系统306被配置为与一个或多个即将发生的碰撞安全系统310进行通信，从而激活一系列的动作以保护飞行器上的乘员。撞击检测系统304被配置为检测实际撞击是否正在发生或已经发生。飞行器在飞行时，撞击检测系统304可被配置为周期性地从传感器系统302的一个或多个传感器接收信息以及从其他飞行器系统接收可用数据。撞击检测系统304被配置为评估接收到的信息并确定撞击是否正在发生或已经发生，例如通过检测向前和/或向下速度的突然停止或下降(这种情况在撞击时发生)。如果检测到撞击，撞击检测系统304被配置为与一个或多个撞击安全系统308进行通信，从而激活一系列的动作以保护飞行器上的乘员。下面参考图13，一个更详细的框图示出了 OPS 300的实施方式的实例。在所示实施方式中，传感器系统302包括下述中的一项或多项一个或多个加速度计312，全球定位系统(GPS)和/或惯性导航系统(INS) 314、直升机地形感知警告系统(HTAWS)和/或增强型近地警告系统(EGPWS) 316、高度计318、和转发器防撞系统(TCAS)320。
撞击检测系统304包括撞击检测逻辑30 ，其从一个或多个加速度计312接收并评估数据。来自加速度计312的数据可由撞击检测系统304评估以确定撞击是否正在发生或已经发生。如果检测到实际撞击，撞击检测系统304可控制一个或多个撞击安全系统308 以实施一个或多个在撞击事件中期望的预定动作。图13示出了撞击安全系统308的下述实例内部安全气囊322、可折叠循环杆324、软踏板326、燃油截止阀328、燃料通风口 330、 灭火器332、出口照明334、门锁336和应急定位发射机(ELT) 338。撞击安全系统308可包括传统的系统或对传统系统加以改进的系统。例如，内部安全气囊322可以是本领域内已知用于飞行器和汽车中的类型，从而帮助防止碰撞时受伤。授予Carnell等人的美国专利No. 5，431，361公开了可折叠循环杆，通过引用将其并入本文中。Carnell等人公开的可折叠循环杆设计成与能量衰减调节乘员座椅一起使用。 Carnell等人的循环杆机械地连接到座椅上，从而循环杆由于在严重碰撞期间座椅的调节动作而被移置。可折叠循环杆3M可类似于Carnell循环杆，除了致动器或类似物被用于根据来自撞击检测系统304的控制信号来移置或折叠可折叠循环杆324。类似地，可通过撞击检测系统304控制软踏板326以在检测到撞击时使其折叠、移置或成为自由移动的踏板。这些手段帮助防止在撞击期间对飞行员的伤害，否则，将由于与循环杆和/或踏板的强烈接触而产生伤害。控制了许多系统以在撞击期间和撞击之后降低火灾的风险。例如，燃油截止阀328 可被控制以闭合和/或燃油泵可被关闭，例如，如果飞行器配备有全权限数字式发动机控制(FADEC)，则可通过FADEC实现。类似地，燃料通风口 330可被闭合以防止可燃蒸汽释放到可能包括燃烧源的碰撞环境中，燃烧源例如损坏电线的火花。类似地，可以配备和/激活灭火器332。可控制其他系统以使飞行员和乘员更容易地离开飞行器，例如激活出口照明334、 解锁和/或打开门锁336。主动转子制动可停止头顶上的叶片的旋转，以保护乘员的头部。 在水面着陆和飞行器进水时，自动安全带释放将加速撤离。最终，应急定位发射机(ELT)338 可被激活以允许飞行器被搜索队定位。此外，撞击检测系统304可向浮标控制340发出撞击检测信号。浮标控制340也从浸入传感器342和地形数据库344接收数据。基于接收到的数据，浮标控制340可被配置为在水面着陆或撞击时激活外部气囊和/或救生筏346。浮标将被配置为在飞行器翻转或翻滚时保存飞行器内的可呼吸空间。可通过撞击检测系统304激活这些以及其他的系统，只要其在发生实际撞击时是期望的，但在没有发生实际的撞击时不应该激活它们，这是因为它们会妨碍飞行器的运行。 指定为即将发生的碰撞安全系统310的其他系统可被控制以增强撞击时的安全性，但不会妨碍飞行器的运行，从而这些系统可在实际碰撞发生之前比撞击安全系统308更早的被激活。即将发生的碰撞检测系统306包括即将发生的碰撞检测逻辑306a，其从传感器系统302接收并评估数据，传感器系统302可包括一个或多个加速度计312、GPS和/或INS 314、HTAWS和/或EPGWS 316、雷达高度计318和TCAS 320。即将发生的碰撞检测系统306 还从飞行数据计算机(ADC) 360经由海面状况、风矢量评估器362接收空速数据。来自传感器系统302的数据可被即将发生的碰撞检测系统306评估以确定是否可能发生撞击。如果检测到即将发生碰撞，即将发生的碰撞检测系统306能够控制一个或多个即将发生的碰撞安全系统310，以实施一个或多个在即将发生的碰撞中期望的预定动作。图13示出了即将发生的碰撞安全系统310的下述实例自动闪光系统348、主动约束系统350、主动座椅控制系统352以及具有主动排气控制器3M和外部气囊356的碰撞衰减系统(其可以根据本文公开的任一实施方式的碰撞衰减系统)。撞击安全系统308可包括传统的系统或对传统系统加以改进的系统。例如，自动闪光系统348可以是任意类型的已知手段以使得直升机减速，从而降低向前速度并降低下降速率。即将发生的碰撞检测系统306也可向碰撞航向命令控制器364发送数据，碰撞航向命令控制器364可确定交通工具的状态(速度、速率、加速度等)并对飞行控制系统366 进行调整。主动约束系统350可包括回拉约束系统，其中肩部约束缩回以挺直飞行员或乘员的脊柱。这样有助于恰当地定位撞击的人员，从而在可能的范围内降低背部或颈部损伤的机会。主动座椅控制系统352可被激活以在碰撞期间控制座椅向下调整，从而吸收一些撞击力。即将发生的碰撞检测系统306也可激活主动起落架控制器370以延伸并加固起落架372，以使能量吸收最大化。现在参考图14-21，将描述用于本文中公开的碰撞衰减系统的排气系统的不同实施方式。尽管下文中结合单个气囊描述排气系统，应该意识到多个排气系统可与单个飞行器上的多个气囊一起使用。例如，图14-21中示出的排气系统可与双气囊碰撞衰减系统(例如图2中示出的碰撞衰减系统)一起使用，也可与四气囊碰撞衰减系统(例如图11中示出的碰撞衰减系统)一起使用。图14示出了用于碰撞衰减系统的排气系统400的部分俯视图，该碰撞衰减系统包括气囊402 (在图14中部分示出)和壳体404。排气系统400通常被置于飞行器的下侧；然而，在图14中，为了不阻挡排气系统400，没有示出飞行器。气囊402可与气囊112和114 相同，壳体404可与壳体117相同。排气系统400被配置为控制气体是否被允许从气囊402 和壳体404中逸出。排气系统400可由诸如上述的控制系统126或控制器3M的控制系统控制。图14还示出了充气器406，其可由控制系统(例如控制系统1 或控制器354)控制以对气囊402进行充气。排气系统400包括排气通道408。排气通道408由坚硬基板形成，例如由板金属或其他坚硬材料形成。排气通道408在壳体404内的第一开口 410和气囊402以及壳体404 外部的第二开口 412之间延伸。一个或多个排气阀414位于排气通道408内。排气阀414 可包括主动阀，其是可控的，并且以如上文结合排气孔118描述的那样调节通过排气通道 408的气流。排气阀414还可包括爆脱阀，其被设计为在预定量的气压的力下爆裂。下面参考图15，示出了排气系统400的部分侧视图，其中气囊402和壳体404全部由飞行器机身416支撑。在这种实施方式中，排气通道408的上侧由机身416的下侧填满。 在图15中，气囊402被充气并至少支撑机身416的一部分。在这种情况下，气囊402被飞行器的重量压缩，并且气囊402的上部挤压于机身416的下部和排气通道408。排气通道 408的长度至少足够长以延伸超出气囊402的上部。否则，气囊402的上部将形成密封，该密封可能防止空气从气囊402内部逸出。在图15中，排气通道包括排气阀414，其可被控制地移动到实线示出的全开位置和虚线示出的全闭位置之间的任意位置。如上文结合排气孔118和排气阀120描述的那样， 可选择排气阀414在全开和全闭位置之间的各种中间位置以控制允许通过排气通道408逸出气囊402的气体的量。当排气阀414全部或部分打开时，空气可通过排气通道逸出气囊 402，如箭头418-420所示。当排气阀414全闭时，排气通道408由排气阀414密封，从而空气不能通过排气通道408逸出。同样地，在水面着陆时，排气阀414可以完全关闭，即保持了气囊402的空气，也防止气囊402进入。如图14所示，替代实施方式可包括多个串联的排气阀414。现在参考图16，示出了一种替代实施方式，其中，排气通道408至少部分的包含在飞行器的机身416中。尽管排气通道408的底侧被示出为由机身416的下侧填满，但在替代实施方式中，排气通道408可延伸通过飞行器的其他部分。在所示实施方式中，第二开口 412对机身416的下侧开放。在替代实施方式中，第二开口可对飞行器的顶部、侧部或其他部分开放，只要第二开口不被气囊402阻挡。图16中示出的实施方式也示出了具有多个排气阀414的排气系统400的一种实施方式的实例。图16的排气系统400包括与主动放气阀414b串联的爆脱排气阀414a，其作为爆裂压力释放机构的实例。其他一些实施方式可包括任意数量的所述排气阀414。下文参考图17和18，分别示出了主动排气阀4Hc和414d的实施方式的实例的更多细节，主动排气阀4Hc和414d可结合上文结合排气孔118描述的主动排气阀120与排气系统400 —起使用，或替代主动排气阀120。应该意识到，这些仅仅是实例，可对这些实施方式进行许多修改，并且可以有许多其他类型的可用作主动排气阀414的可控阀。参考图17，排气阀4Hc是主动排气阀414的一种实施方式，其可被控制为全部打开(以虚线示出)、全部闭合(以实线示出)或部分打开到部分打开位置的任意连续范围 (在全部打开和全部闭合位置之间)以调节通过排气通道408的空气流。在图17所示的视图中，空气从气囊402以箭头似6所示的方向流动。排气阀4Hc包括排气板430，其铰接地连接到排气通道408的至少一部分上。排气板430被配置为当在闭合位置(以实线示出)时完全地密封排气通道408，从而当排气板430位于全闭位置时，空气不能流动通过排气通道408。致动器432附着到排气板430上。致动器432被配置为在控制系统的管理下将排气板430移动到任何期望的位置，在闭合位置(以实线示出)和全开位置(以虚线示出)之间，并包括闭合位置和全开位置，控制系统诸如上述的控制系统1 或控制器354。在图17所示的实施方式中，排气通道408包括肩部434。肩部434有助于在排气通道408和排气板430之间更好地密封。肩部434也可作为止动件，防止排气板430朝着气囊402过度地延伸到全闭位置之外，举例来说，如果气囊402在水面着陆或碰撞期间展开， 在进入的水力的力之下，这种情况可能发生。在替代实施方式中，肩部434可向上延伸进入排气通道408中，而不是如图17所示的从排气通道408向外延伸。下面参考图18，排气阀414d包括与排气阀4Hc相同的多个元件，因此排气阀 414d保留了许多相同的元件编号。排气阀4Hc和排气阀414d之间的主要区别在于排气阀 414d包括可控锁系统440。锁系统440包括致动器442或类似的能够被控制以在以实线示出的收缩位置和以虚线示出的伸展位置之间移动的机构。当致动器442位于收缩位置时， 排气板430可由致动器432从闭合位置移动到任何期望的部分或全部打开位置。当致动器 442位于伸展位置时，排气板430被锁定到完全闭合位置。
尽管本公开文本参考了至少一个示例性实施方式，本说明书的意图不在于以限制的方式解释本公开文本。对于本领域技术人员来说，在参考本说明书之后，所示实施方式以及其他实施方式的各种修改和组合是显而易见的。
权利要求
1.一种用于飞行器的碰撞衰减系统，该系统包括气囊组件，该气囊组件由飞行器携带、并且可邻近飞行器的外部扩张，该气囊组件包括第一和第二可扩张气囊；及排气系统，该排气系统包括由飞行器支撑的第一和第二排气通道，第一和第二排气通道分别具有第一和第二连续可调节排气区域中的一个连续可调节排气区域，气体可通过该排气区域从第一气囊逸出；与第一和第二气囊中的至少一个气囊的内部进行流体连通的气源系统，用于利用气源提供的气体为第一和第二气囊中的至少一个充气； 传感器系统，用于检测选定的碰撞条件；及控制系统，用于基于检测到的碰撞条件彼此独立地控制第一排气系统和第二排气系统；其中，第一排气通道在第一排气通道中的第一开口和第一排气通道中的第二开口之间延伸；并且其中，第一开口与第一气囊的内部进行流体连通，并且当第一气囊被充气时，第二开口位于第二气囊的最外侧范围之外。
2.如权利要求1的碰撞衰减系统，其中，第一排气系统包括主动排气阀，用于控制第一可调节排气区域的至少一部分。
3.如权利要求2的碰撞衰减系统，其中，主动排气阀包括排气板，该排气板在完全闭合位置和完全打开位置之间能够连续地调节。
4.如权利要求3的碰撞衰减系统，其中，其中，排气板铰接地连接到排气通道上。
5.如权利要求3的碰撞衰减系统，其中，第一排气通道包括肩部，并且当排气板位于完全闭合位置时，排气板与肩部接触。
6.如权利要求5的碰撞衰减系统，还包括锁系统，用于将排气板锁定在完全闭合位置。
7.如权利要求1的碰撞衰减系统，其中，第一排气系统包括爆脱压力释放机构。
8.如权利要求1的碰撞衰减系统，其中，控制系统基于一个或多个检测到的碰撞条件确定第一可调节排气区域的第一打开排气区域，其中控制系统基于一个或多个检测到的碰撞条件确定第二可调节排气区域的第二打开排气区域。
9.如权利要求1的碰撞衰减系统，其中，第一和第二排气通道中的至少一个排气通道延伸到飞行器之下。
10.如权利要求1的碰撞衰减系统，其中，第一和第二排气通道中的至少一个排气通道延伸通过飞行器的至少一部分。
11.一种用于飞行器的碰撞衰减系统，该系统包括气囊组件，该气囊组件由飞行器携带、并且可邻近飞行器的外部扩张，该气囊组件包括气囊和排气系统，其中，排气系统包括由飞行器支撑的排气通道，排气通道具有连续可调节排气区域，气体可通过该排气区域从第一气囊逸出； 与气囊内部进行流体连通的气源系统； 传感器系统，用于检测选定的碰撞条件；及控制系统，用于基于检测到的碰撞条件控制气体从气囊通过排气通道逸出的速率； 其中，排气通道在排气通道中的第一开口和排气通道中的第二开口之间延伸；及其中，第一开口与气囊的内部进行流体连通，并且当气囊被充气时，第二开口位于气囊的最外侧范围之外。
12.如权利要求11的碰撞衰减系统，其中，排气系统包括主动排气阀，用于控制可调节排气区域的至少一部分。
13.如权利要求12的碰撞衰减系统，其中，主动排气阀包括排气板，该排气板在完全闭合位置和完全打开位置之间能够连续地调节。
14.如权利要求13的碰撞衰减系统，其中，其中，排气板铰接地连接到排气通道上。
15.如权利要求13的碰撞衰减系统，其中，排气通道包括肩部，并且当排气板位于完全闭合位置时，排气板与肩部接触。
16.如权利要求15的碰撞衰减系统，还包括锁系统，用于将排气板锁定在完全闭合位置。
17.如权利要求11的碰撞衰减系统，其中，排气系统包括爆脱压力释放机构。
18.如权利要求17的碰撞衰减系统，其中，控制系统基于一个或多个检测到的碰撞条件确定可调节排气区域的打开排气区域。
19.如权利要求11的碰撞衰减系统，其中，第一和第二排气通道中的至少一个排气通道延伸到飞行器之下。
20.如权利要求11的碰撞衰减系统，其中，第一和第二排气通道中的至少一个排气通道延伸通过飞行器的至少一部分。
全文摘要
本公开文本公开了一种用于飞行器的碰撞衰减系统，包括由飞行器携带的气囊，该气囊可邻近飞行器的外部扩张。气囊与至少一个排气通道进行流体连通，以将气体从气囊内部导出到气囊外部的区域，从而允许气体逸出，并且不被气囊阻挡。气源与气囊的内部进行流体连通，以对气囊充气。排气阀位于排气通道内，以控制通过排气通道的气流，由此控制气囊的扩张。排气阀可在打开状态、闭合状态和任意数量的部分打开状态之间调节，并可调节至打开状态、闭合状态和任意数量的部分打开状态。
文档编号B64C25/56GK102470921SQ200980160564
公开日2012年5月23日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者A·T·希尔, C-H·泰, M·R·史密斯, Z·陆 申请人:贝尔直升机泰克斯特龙公司